D. Điện áp giữa hai đầu điện trở thuần trễ pha
2. Nhiễu xạ ánh sáng – Giao thoa ánh sáng.
* Nhiễu xạ ánh sáng: Nhiễu xạ ánh sáng là hiện tượng truyền sai lệch với sự truyền thẳng của ánh sáng khi đi qua lỗ nhỏ hoặc gặp vật cản. Hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng chứng tỏ ánh sáng có tính chất sóng.
* Hiện tượng giao thoa ánh sáng
Hai chùm sáng kết hợp là hai chùm phát ra ánh sáng có cùng tần số và cùng pha hoặc có độ lệch pha không đổi theo thời gian.
Khi hai chùm sáng kết hợp gặp nhau chúng sẽ giao thoa với nhau: Những chổ 2 sóng gặp nhau mà cùng pha với nhau, chúng tăng cường lẫn nhau tạo thành các vân sáng. Những chổ hai sóng gặp nhau mà ngược pha với nhau, chúng triệt tiêu nhau tạo thành các vân tối.
Nếu dùng ánh sáng trắng thì hệ thống vân giao thoa của các ánh sáng đơn sắc khác nhau sẽ không trùng khít với nhau: ở chính giữa, vân sáng của tất cả các ánh sáng đơn sắc khác nhau nằm trùng với nhau cho một vân sáng trắng gọi là vân trắng chính giữa. Ở hai bên vân trắng chính giữa, các vân sáng khác của các sóng ánh sáng đơn sắc khác nhau không trùng với nhau nữa, chúng nằm kề sát bên nhau và cho những quang phổ có màu như ở cầu vồng: bước sóng của ánh sáng đơn sắc càng ngắn thì vân sáng bậc 1 của chúng càng gần vân trắng chính giữa (tím ở trong, đỏ ở ngoài).
* Vị trí vân, khoảng vân
+ Vị trí vân sáng: xs = k a D λ ; với k ∈ Z. + Vị trí vân tối: (k’ + 1 2) D a λ ; với k’ ∈ Z. + Khoảng vân: i = a D λ .
+ Giữa n vân sáng liên tiếp có (n – 1) khoảng vân.
Hiện tượng nhiểu xạ và giao thoa của ánh sáng chứng tỏ ánh sáng có tính chất sóng.
* Bước sóng và màu sắc ánh sáng
+ Ánh sáng đơn sắc là ánh sáng có một bước sóng xác định. Màu ứng với mỗi bước sóng của ánh sáng gọi là màu đơn sắc.
+ Mọi ánh sáng đơn sắc mà ta nhìn thấy đều có bước sóng trong chân không (hoặc không khí) trong khoảng từ 0,38 µm (ánh sáng tím) đến 0,76 µm (ánh sáng đỏ).
+ Những màu chính trong quang phổ ánh sáng trắng (đỏ, cam, vàng, lục, lam, chàm, tím) ứng với từng vùng có bước sóng lân cận nhau.
Bảng màu và bước sóng của ánh sáng trong chân không:
Màu Đỏ Cam Vàng Lục Lam Chàm Tím
λ (nm) 640 ÷ 760 590 ÷ 650 570 ÷ 600 500 ÷ 575 450 ÷ 510 430 ÷ 460 380 ÷ 440
+ Ngoài các màu đơn sắc còn có các màu không đơn sắc là hỗn hợp của nhiều màu đơn sắc với những tỉ lệ khác nhau.
Trong một môi trường trong suốt (trừ chân không và gần đúng là không khí), ánh sáng đơn sắc có bước sóng càng dài thì vận tốc truyền càng lớn: v =
nc c
mà n tăng khi λ giảm.
Khi truyền từ môi trường chiết quang kém sang môi trường chiết quang hơn thì góc khúc xạ (nếu có) càng lớn nếu ánh sáng đơn sắc có bước sóng càng ngắn: n tăng khi λ giảm mà n tăng thì góc khúc xạ tăng.
3. Quang phổ.
* Máy quang phổ lăng kính
+ Máy quang phổ là dụng cụ phân tích chùm sáng có nhiều thành phần thành những thành phần đơn sắc khác nhau.
+ Máy dùng để nhận biết các thành phần cấu tạo của một chùm sáng phức tạp phát ra từ nguồn phát sáng. + Máy quang phổ có ba bộ phận chính:
- Ống chuẫn trực là bộ phận tạo ra chùm sáng song song chiếu vào hệ tán sắc: chùm sáng cần nghiên cứu chiếu vào khe hẹp F nằm trên tiêu diện của thấu kính hội tụ của ống chuẫn trực, chùm sáng ló ra khỏi thấu kính của ống chuẫn trực là một chùm song song.
- Hệ tán sắc gồm một hoặc vài lăng kính có tác dụng phân tích chùm tia song song thành nhiều chùm tia đơn sắc song song nếu chùm tia song song chiếu vào hệ tán sắc có nhiều màu.
- Buồng ảnh dùng để quan sát hay chụp ảnh quang phổ: mỗi chùm sáng song song của một màu đơn sắc ra khỏi hệ tán sắc sau khi qua thấu kính hội tụ của buồng ảnh sẽ cho một vạch màu (ảnh của khe F) trên tiêu diện của thấu kính.
+ Nguyên tắc hoạt động của máy quang phổ lăng kính dựa trên hiện tượng tán sắc ánh sáng.
* Quang phổ liên tục
+ Quang phổ liên tục là một dải màu liên tục từ đỏ đến tím.
+ Quang phổ liên tục do các chất rắn, chất lỏng hoặc chất khí có áp suất lớn, phát ra khi bị nung nóng.
+ Quang phổ liên tục của các chất khác nhau ở cùng một nhiệt độ thì hoàn toàn giống nhau và chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ của chúng: quang phổ liên tục không phụ thuộc vào bản chất của nguồn phát mà chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ của nguồn phát.
+ Quang phổ liên tục được ứng dụng để xác định nhiệt độ của nguồn sáng.
* Quang phổ vạch phát xạ
+ Quang phổ vạch phát xạ là một hệ thống những vạch sáng riêng lẻ, ngăn cách nhau bởi những khoảng tối. + Quang phổ vạch phát xạ do các chất khí hay hơi ở áp suất thấp phát ra khi bị kích thích bằng điện hay bằng nhiệt.
+ Quang phổ vạch của các nguyên tố khác nhau thì rất khác nhau về số lượng các vạch, vị trí và độ sáng tỉ đối giữa các vạch. Mỗi nguyên tố hóa học có một quang phổ vạch đặc trưng của nguyên tố đó. Ví dụ, trong quang phổ vạch phát xạ của hiđrô, ở vùng ánh sáng nhìn thấy có bốn vạch đặc trưng là vạch đỏ, vạch lam, vạch chàm và vạch tím.
+ Phân tích quang phổ vạch, ta có thể xác định sự có mặt của các nguyên tố và cả hàm lượng của chúng trong mẫu vật.
* Quang phổ vạch hấp thụ
+ Quang phổ vạch hấp thụ là các vạch hay đám vạch tối trên nền của một quang phổ liên tục.
+ Quang phổ hấp thụ của chất lỏng và chất rắn chứa các đám vạch, mỗi đám gồm nhiều vạch hấp thụ nối tiếp nhau một cách liên tục.
+ Quang phổ hấp thụ của chất khí chỉ chứa các vạch hấp thụ và là đặc trưng cho chất khí đó.
+ Ở một nhiệt độ nhất định, mỗi nguyên tố hóa học chỉ hấp thụ những bức xạ nào mà nó có khả năng phát xạ, và ngược lại, nó chỉ phát ra những bức xạ nào mà nó có khả năng hấp thụ.
+ Quang phổ vạch phát xạ và quang phổ hấp thụ được ứng dụng để nhận biết các thành phần hóa học trong mẫu cần phân tích.